C偏差值A(chǔ)S0C，得到有功功率調(diào)節(jié)信號(hào)AP，與 步驟2)中得到的有功指令P相加，得到總的有功指令EP輸出到電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，對(duì)電池儲(chǔ) 能系統(tǒng)進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的閉環(huán)控制。
[0020] 其中，PI調(diào)節(jié)模塊中的PI系數(shù)的確定需遵循兩個(gè)原則：①PI調(diào)節(jié)模塊輸出的有 功功率調(diào)節(jié)信號(hào)對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的原有控制模式影響小，②PI調(diào)節(jié)模塊輸出的有功功率 調(diào)節(jié)信號(hào)應(yīng)足以超過(guò)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)自身?yè)p耗的影響。
[0021] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明電池儲(chǔ)能系統(tǒng)管理方法進(jìn)行進(jìn)一步的介紹。本實(shí)施 例中，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)容量為500kWX8h，采用的控制模式為風(fēng)電削峰填谷。削峰填谷出力以 天為周期運(yùn)行，根據(jù)風(fēng)電波動(dòng)擬定的每天出力數(shù)據(jù)如表1所示。
[0022] 表1風(fēng)電波動(dòng)擬定的每天出力數(shù)據(jù)
[0023]

[0024] 其中，" + "號(hào)表示放電，表示充電。
[0025] 根據(jù)表1中數(shù)據(jù)可知，該電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的S0C波動(dòng)范圍的寬度為0. 7。第一天，該 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的初始S0C為0. 8,電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在0:00投入運(yùn)行。到凌晨3:00時(shí)，電池儲(chǔ) 能系統(tǒng)的S0C達(dá)到1.0,電池充滿電，計(jì)劃中3:00, 4:00, 5:00和6:00的充電被迫停止。直 至8:00,電池儲(chǔ)能系統(tǒng)開始放電，放電過(guò)程持續(xù)到17:00,此時(shí)，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的S0C變?yōu)?0.3。之后，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)轉(zhuǎn)入充電狀態(tài)，直至次日0:00,儲(chǔ)能系統(tǒng)S0C達(dá)到0.65。對(duì)于第 二天而言，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的初始S0C為0. 65,電池儲(chǔ)能系統(tǒng)按原計(jì)劃充電，至3:00,電池儲(chǔ) 能系統(tǒng)的S0C達(dá)到0. 85,充電可繼續(xù)進(jìn)行，至7:00,S0C達(dá)1. 0,充電完成。后續(xù)充放電與第 一天對(duì)應(yīng)時(shí)間完全相同。
[0026] 由此可見(jiàn)：①經(jīng)過(guò)第一天的因容量限制造成的停運(yùn)，該電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的初始S0C 得到校正，第二天電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以完全按照計(jì)劃進(jìn)行充放電。②在不考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)自身 能量損耗的情況下，第二天電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的S0C運(yùn)行區(qū)間固定為[1. 0, 0. 3]。③考慮到電池 儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電效率、變流器效率，該電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的S0C運(yùn)行區(qū)間將由[1. 0, 0. 3]整體 向下逐漸平移，最終穩(wěn)定在[0. 7, 0]。
[0027] 采用本發(fā)明電能儲(chǔ)能系統(tǒng)能量管理方法對(duì)該電池儲(chǔ)能系統(tǒng)S0C的運(yùn)行區(qū)間進(jìn)行 控制，包括以下步驟：
[0028] 1)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1根據(jù)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制模式需求采集相應(yīng)電氣量，并發(fā)送到 數(shù)據(jù)處理模塊2。
[0029] 2)數(shù)據(jù)處理模塊2根據(jù)相應(yīng)控制算法對(duì)采集的相應(yīng)電氣量進(jìn)行處理，得到有功、 無(wú)功控制指令P，并發(fā)送到電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。
[0030] 3)平滑濾波模塊3采用窗口滑動(dòng)平均濾波的方式對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的S0C進(jìn)行濾 波，時(shí)間窗口取1天，每天得到一次電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的S0C平均值，并發(fā)送到比較模塊4。
[0031] 得到第一天電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的S0C平均值為0. 695,第二天的平均值為0. 6625,最終 達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的S0C平均值為0. 3625。
[0032] 4)比較模塊4根據(jù)接收到的S0C平均值S0Cavg，與目標(biāo)S0C中值比較后得到S0C偏 差值A(chǔ)S0C，并發(fā)送到PI調(diào)節(jié)模塊。
[0033] 設(shè)置電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的目標(biāo)S0C中值為0. 5,將步驟3)中得到的S0C平均值與目標(biāo) S0C中值進(jìn)行比較后得到：第一天S0C偏差值A(chǔ)S0C為0. 195,第二天S0C偏差值A(chǔ)S0C為 0? 1625,最終S0C偏差值A(chǔ)S0C穩(wěn)定為-0? 1375。
[0034] 5)PI調(diào)節(jié)模塊根據(jù)接收到的S0C偏差值A(chǔ)S0C，得到有功功率調(diào)節(jié)信號(hào)AP，發(fā)與 步驟2)中得到的有功指令P相加，得到總的有功指令EP輸出到電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，對(duì)電池儲(chǔ) 能系統(tǒng)進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的閉環(huán)控制。
[0035] 根據(jù)上述PI系數(shù)的確定原則，為使得調(diào)節(jié)過(guò)程輸出量可以抵消電池儲(chǔ)能系統(tǒng)效 率損失的影響，設(shè)定S0C偏差值為0. 05時(shí)，對(duì)應(yīng)10 %額定功率，即PI系數(shù)為1000kW。同 時(shí)，為使得附加功率不影響原有削峰填谷控制模式的正常運(yùn)行，限定附加功率的最大值為 10 %額定功率，即50kW。最終，可使得電池儲(chǔ)能系統(tǒng)S0C的運(yùn)行區(qū)間快速達(dá)到并穩(wěn)定在 [0.85,0. 15]的區(qū)間。
[0036] 上述各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等都 是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)，其特征在于：它包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模 塊、平滑濾波模塊、比較模塊和PI調(diào)節(jié)模塊； 所述數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制模式對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的相應(yīng)電氣量進(jìn)行 采集，并將采集到的相應(yīng)電氣量數(shù)據(jù)發(fā)送到所述數(shù)據(jù)處理模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)相 應(yīng)的控制算法對(duì)接收到的相應(yīng)電氣量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到有功、無(wú)功控制指令，并發(fā)送到所 述電池儲(chǔ)能系統(tǒng)；所述平滑濾波模塊對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出的SOC進(jìn)行平滑濾波，得到所述 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的SOC平均值，并發(fā)送到所述比較模塊；所述比較模塊根據(jù)接收到的SOC平均 值，與目標(biāo)SOC中值進(jìn)行比較后得到SOC偏差值，并發(fā)送到所述PI調(diào)節(jié)模塊；所述PI調(diào)節(jié) 模塊根據(jù)接收到的SOC偏差值，得到有功功率調(diào)節(jié)信號(hào)，并發(fā)送到所述電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行 PI閉環(huán)調(diào)節(jié)。2. -種采用如權(quán)利要求1所述電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)的管理方法，包括以下步 驟： 1) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制模式需求采集相應(yīng)電氣量，并發(fā)送到數(shù)據(jù)處 理模塊； 2) 數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)相應(yīng)控制算法對(duì)采集的相應(yīng)電氣量進(jìn)行處理，得到有功、無(wú)功控 制指令P，并發(fā)送到電池儲(chǔ)能系統(tǒng)； 3) 平滑濾波模塊根據(jù)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制模式，采用相應(yīng)的濾波方式和濾波時(shí)間常數(shù) 對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的SOC進(jìn)行平滑濾波，得到電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的SOC平均值，并發(fā)送到比較模 塊； 4) 比較模塊根據(jù)接收到的SOC平均值SOCavg，與目標(biāo)SOC中值比較后得到SOC偏差值 AS0C，并發(fā)送到PI調(diào)節(jié)模塊； 5. PI調(diào)節(jié)模塊根據(jù)接收到的SOC偏差值A(chǔ)S0C，得到有功功率調(diào)節(jié)信號(hào)AP，與步驟2) 中得到的有功指令P相加，得到總的有功指令EP輸出到電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn) 行PI調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的閉環(huán)控制。3. 如權(quán)利要求2所述的一種電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能量管理方法，其特征在于：所述步驟3) 中，根據(jù)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制模式，采用濾波方式和濾波時(shí)間常數(shù)的原則為： 當(dāng)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制模式為削峰填谷和計(jì)劃跟蹤時(shí)，采用窗口滑動(dòng)平均濾波，窗口 時(shí)間為1-2個(gè)運(yùn)行周期； 當(dāng)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制模式為功率平滑、有功調(diào)頻和無(wú)功調(diào)壓時(shí)，采用一階低通濾波、 二階低通濾波或者高階低通濾波，濾波時(shí)間常數(shù)為信號(hào)特征周期的5-10倍。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)及方法，其特征在于：它包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、平滑濾波模塊、比較模塊和PI調(diào)節(jié)模塊；數(shù)據(jù)采集模塊將采集到的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的相應(yīng)電氣量數(shù)據(jù)，發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)接收到的相應(yīng)電氣量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到有功、無(wú)功控制指令，并發(fā)送到電池儲(chǔ)能系統(tǒng)；平滑濾波模塊對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出的SOC進(jìn)行平滑濾波，得到電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的SOC平均值，并發(fā)送到比較模塊；比較模塊根據(jù)接收到的SOC平均值，與目標(biāo)SOC中值進(jìn)行比較后得到SOC偏差值，并發(fā)送到PI調(diào)節(jié)模塊；PI調(diào)節(jié)模塊根據(jù)SOC偏差值得到有功功率調(diào)節(jié)信號(hào)，并發(fā)送到電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行PI閉環(huán)調(diào)節(jié)。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量管理中。
【IPC分類】H02J3/32
【公開號(hào)】CN105186547
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510460137
【發(fā)明人】張敏吉, 孫洋洲, 梁嘉, 李強(qiáng), 朱子涵, 凌志斌, 李碩
【申請(qǐng)人】中國(guó)海洋石油總公司, 中海油研究總院
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年7月30日